一种基于树莓派控制的垃圾自动分类桶的制作方法

1.本专利涉及一种基于树莓派控制的垃圾智能识别自动分类桶，属于智能电器领域。


背景技术：

2.近年来，我国经济社会飞速发展，物质消费水平大幅提高，生活垃圾产生量也随之迅速增长，根据国家统计局和oecd数据显示，近几年我国生活垃圾产量保持5%左右的增长，2018年全国生活垃圾清运量达到2.28亿吨，当前中国已超过美国，成为全球产生垃圾最多的国家。我国环境隐患日益突出，目前已经成为新型城镇化发展的制约因素之一。由此国家出台强制垃圾分类措施，由部分城市逐渐推广至全国。《生活垃圾分类制度实施方案》之中，要求在全国46个城市先行实施生活垃圾强制分类，2020年年底生活垃圾回收利用率35%以上。强制垃圾分类实施的实验过程中，人们分辨每件垃圾的所属种类成为最显著的困难，据中国青年报社调查显示，68.9%的受访者坦言自己对垃圾分类一知半解，95.8%的受访者期待了解垃圾分类知识。在这样的背景下，智能垃圾分类装置的研发提供了一条便捷的解决之道。美国的cleanrobotics曾设计了transhbotu垃圾桶原型机，它通过金属探测器和传感器能够实现可回收垃圾及填埋处理垃圾的分类投放，但是这并不能够满足目前的垃圾细分水平，且价格比较昂贵。而在我国，市场上现有的智能垃圾桶大多是针对于自动打包与感应开盖功能，针对于自动分类功能的研究并不多，在2017年，李明等设计了一套全自动智能分类垃圾桶，但是其仅提出了概念，其所运用的技术和实现方式并没有提及。所以目前集成机器视觉技术、深度学习技术等核心技术于一体，设计一款可以识别垃圾类别的自动分类机构，对解决大多数人所面临的垃圾分类困难以及我国面临的环境问题有重大实用意义，具有广阔的应用前景与市场价值。


技术实现要素：

3.鉴于现有技术的不足，本专利提供了一种结构简单易于控制，功耗低成本低，可实现垃圾的自动识别和分类的垃圾桶机械机构。
4.本专利为了实现上述目的，所采取的技术方案是一种基于树莓派控制的集成机器视觉技术、深度学习技术等核心技术的可以识别垃圾类别的自动分类垃圾桶机构，包括桶盖（上有触碰开盖装置、摄像头）、旋转开合工作台、外桶、四格内桶、垃圾分类装置和伺服电机；触碰开盖装置在桶盖前侧，摄像头在桶盖盖板内侧前端；旋转开合工作台安装于四格内桶之上；垃圾分类装置通过轴穿过四格内桶与伺服电机相连；伺服电机置于内外桶底部之间的圆柱形空间；以上各部分电路及控制系统均置于方形外桶和圆形内桶之间的空间。
5.所述的触碰开盖装置为一款基于树莓派由软件控制的电容感应触摸屏，由人手触发，控制桶盖的开启，待垃圾被丢入拍照识别后，桶盖关闭。
6.所述的摄像头基于树莓派有软件控制，位于桶盖盖板内侧前端，当桶盖打开时正好对准旋转开合工作台，接收到垃圾已丢入的信号后，便开启闪光灯进行拍照，获得垃圾照
片。
7.所述的旋转开合工作台基于树莓派由软件控制，下侧装有重力传感器，可感应到垃圾丢入后反馈信号，进行拍照，接收到分类完毕的信号后旋转打开，垃圾落下。
8.所述的垃圾分类装置通过轴连接于底部的伺服电机，基于树莓派由软件控制。树莓派获得垃圾照片后，进行图像预处理，并以pytorch库为基础的神经网络对图片进行识别，获得分类结果后触发伺服电机，带动垃圾分类装置旋转至正确位置。
9.本专利的有益效果是：将智能识别与机械分类机构结合，基于树莓派控制完成垃圾自动分类的核心功能，构造简单，空间利用率高，自动化程度高，不工作时内桶封闭异味少，且动力装置仅需带动垃圾分类装置的旋转，耗能少，成本低，不同规格适用于家庭、办公室等不同生活场景，既解决人们垃圾辨别的困难，便利生活，也实现了垃圾的精准分类，利于垃圾的回收处理。
附图说明
10.图1是本专利轴测图。
11.图2是本专利结构分解图。
12.图3是本专利内桶的内外结构图。
13.图4是本专利旋转开合工作台的结构图。
14.图2中所示：1-外桶；2-内桶；3-智能识别摄像头；4-触碰开盖装置；5-桶盖；6-旋转开合工作台；7-垃圾分类装置；8-树莓派控制板及部分电路；9-伺服电机；16-盖板。图3中所示：2-内桶；6-旋转开合工作台；7-垃圾分类装置； 9-伺服电机；14-光滑导向板。图4中所示：10-上旋转盖板；11-旋转轨道槽；12-旋转叶片；13-下旋转板；15-重力传感器。
具体实施方式
15.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面将结合附图及具体实例对本专利进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。
16.如图2，一种基于树莓派控制的集成机器视觉技术、深度学习技术等核心技术的可以识别垃圾类别的自动分类垃圾桶机构，包括桶盖5（上有触碰开盖装置4、摄像头3）、旋转开合工作台6、外桶1、四格内桶2、垃圾分类装置7、树莓派控制板及部分电路8和伺服电机9。当人手触发触碰开盖装置4后，树莓派8控制桶盖5盖板开关收缩，盖板打开，此时丢入垃圾至旋转开合工作台6，其上重力传感器15接受信号并反馈，树莓派8对获得的图像进行预处理，用pytorch库为基础的神经网络对其进行识别，获得分类结果，驱动伺服电机9带动垃圾分类装置7转到正确位置，此时旋转开合工作台6获得树莓派8信号并打开，垃圾落至分类装置7上由重力滑入四格内桶2的正确类别，一次垃圾分类完成。
17.其中，如图4，旋转开合工作台的打开是通过树莓派控制上旋转盖板1与下旋转板2相对旋转，旋转叶片3在旋转轨道槽2中滑动来实现的。
18.本发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，凡在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种基于树莓派控制的垃圾自动分类桶，包括：外桶（1）、四格内桶（2）、摄像头（3）、触碰开盖装置（4）、桶盖（5）、旋转开合工作台（6）、垃圾分类装置（7）、树莓派控制板及部分电路（8）、伺服电机（9），其特征在于：触碰开盖装置（4）在桶盖（5）前侧，摄像头（3）在桶盖（5）盖板前端；旋转开合工作台（6）安装于四格内桶（2）之上，其下侧装有重力传感器（15）；垃圾分类装置（7）通过轴穿过四格内桶（2）与伺服电机（9）相连；伺服电机（9）置于四格内桶（2）、外桶（1）底部之间的圆柱形空间；树莓派控制板及部分电路（8）均置于方形外桶和圆形内桶之间的空间。2.根据权利要求1所述的基于树莓派控制的垃圾自动分类桶，其特征在于：摄像头（3）安装于桶盖（5）盖板（16）内侧前端，当桶盖（5）盖板（16）打开时，摄像头（3）正对准与旋转开合工作台（6），基于树莓派（8）由软件控制，接收到垃圾已丢入的信号后，摄像头（3）进行拍照，获得垃圾图像。3.根据权利要求1所述的基于树莓派控制的垃圾自动分类桶，其特征在于：旋转开合工作台（6）基于树莓派（8）由软件控制，下侧装有重力传感器（15），可感应到垃圾丢入，当接收到分类完毕的信号后，上旋转盖板（10）与下旋转板（13）相对旋转，旋转叶片（12）顺旋转轨道槽（11）滑动，从而旋转开合工作台（6）打开，垃圾落下。4.根据权利要求1所述的基于树莓派控制的垃圾自动分类桶，其特征在于：垃圾分类装置（7）连接于底部的伺服电机（9），伺服电机（9）可带动垃圾分类装置（7）旋转至正确位置，所述垃圾分类装置（7）是一个下部一侧开口并连接有光滑导向板（14）的类漏斗状一体结构，可在垃圾落下时将其导入正确类别。

技术总结
本专利公开了一种基于树莓派控制的垃圾自动分类桶，包括桶盖（上有触碰开盖装置、摄像头）、旋转开合工作台、外桶、四格内桶、垃圾分类装置和伺服电机。触碰开盖装置在桶盖前侧，摄像头在桶盖盖板内侧前端；旋转开合工作台安装于四格内桶之上；垃圾分类装置通过轴穿过四格内桶与伺服电机相连；伺服电机置于内外桶底部之间的圆柱形空间；以上各部分电路及控制系统均置于内外桶之间的四角间隙内。本专利结构简单易于控制，较好地完成了核心功能，耗能少成本低，不同规格适用于家庭、办公室等不同生活场景，既解决人们辨别垃圾类别的困难，也实现了垃圾的精准分类，利于回收处理。利于回收处理。


技术研发人员：胡耀华 李童越 刘奕坤 胡星 钱全全
受保护的技术使用者：西北农林科技大学
技术研发日：2020.07.22
技术公布日：2022/1/25